材料力學(xué)孫訓芳課件
一、課程基本信息
課程名稱(chēng) （中文） | 材料力學(xué) | ||
課程名稱(chēng) （英文） | Mechanics of Materials | 課程類(lèi)型 | 專(zhuān)業(yè)課 |
學(xué) 分 | 2 | 總學(xué)時(shí) | 64 |
適用對象 | 土木工程專(zhuān)業(yè)大二 | ||
考核方式 | 閉卷筆試+平時(shí)成績(jì)（平時(shí)：30%，考試：70%） | ||
先修課程 | 高等數學(xué)、工程數學(xué)、理論力學(xué) | ||
二、課程簡(jiǎn)介
材料力學(xué)課程是一門(mén)用以培養學(xué)生在工程檢驗與設計中有關(guān)力學(xué)方面設計與計算能力的技術(shù)基礎課，本課程主要研究工程結構中構件的承載能力問(wèn)題。通過(guò)材料力學(xué)的學(xué)習，能夠對構件的強度、剛度和穩定性問(wèn)題具有明確的基本概念，必要的基礎知識，比較熟練的計算能力，一定的分析能力和初步的實(shí)踐能力。
材料力學(xué)課程是高等工科院校中土木工程專(zhuān)業(yè)一門(mén)主干專(zhuān)業(yè)課程。在教學(xué)過(guò)程中要綜合運用先修課程中所學(xué)到的有關(guān)知識與技能，結合各種實(shí)踐教學(xué)環(huán)節，進(jìn)行土木工程畢業(yè)生所需的基本訓練，為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習有關(guān)后續專(zhuān)業(yè)課程和有目的從事工程檢驗與設計工作打下基礎。因此材料力學(xué)課程在土木工程專(zhuān)業(yè)的教學(xué)計劃中占有重要的地位和作用。
三、課程目標
材料力學(xué)是由基礎理論課過(guò)度到專(zhuān)業(yè)課程的技術(shù)基礎課。通過(guò)該課程的學(xué)習，要求學(xué)生對桿件的強度、剛度和穩定性問(wèn)題具有明確的基本概念、必要的基礎知識、比較熟練的計算能力、一定的分析能力和初步的實(shí)驗能力。
四、教學(xué)內容及要求
第一章 緒論及基本概念（2課時(shí)）
內容：材料力學(xué)的任務(wù)和研究對象；變形固體的基本假設；內力、截面法；應力的概念；線(xiàn)應變和剪應變；桿件變形的基本形式。
重點(diǎn)講解：內力、應力和應變的概念和胡克定律。介紹本課程重點(diǎn)內容及學(xué)習方法。
第二章 軸向拉伸與壓縮（6課時(shí)）
內容：軸向拉伸和壓縮的基本概念和實(shí)例；截面法、軸力和軸力圖；直桿橫截面和斜截面上的應力，最大剪切應力；低碳鋼和鑄鐵的拉伸試驗及拉伸時(shí)材料的力學(xué)性質(zhì)；低碳鋼和鑄鐵的壓縮試驗及壓縮時(shí)材料的力學(xué)性質(zhì)；許用應力，強度條件；圣維南原理；軸向拉伸和壓縮時(shí)的.變形；應變能、比能；應力集中的概念。
重點(diǎn)講解軸向拉（壓）桿內力、應力以及強度計算的概念，截面法在求解拉（壓）桿內力中的具體應用。詳細介紹材料在拉伸與壓縮時(shí)的力學(xué)性能。重點(diǎn)講解軸向拉（壓）桿的應變和變形計算公式。對拉壓應變能作一般性介紹。對斜截面上的應力、應力集中的概念及連接部分的強度計算作一般性介紹。
第三章 扭轉（6課時(shí)）
內容：扭轉的概念和實(shí)例；扭矩和扭矩圖；薄壁圓筒扭轉時(shí)的應力和變形；純剪切、剪切虎克定律、剪應力互等定理；圓軸扭轉時(shí)的應力和變形；強度和剛度條件；扭轉時(shí)的彈性應變能；非圓截面扭轉的概念。
重點(diǎn)講解圓軸扭轉時(shí)的應力和變形計算，強度和剛度條件。對非圓截面軸扭轉及薄壁桿扭轉作簡(jiǎn)單介紹。
第四章 彎曲應力（10課時(shí)）
內容：對稱(chēng)彎曲的概念和實(shí)例；梁的計算簡(jiǎn)圖、剪力、彎矩及其方程；剪力圖和彎矩圖；彎矩、剪力和分布載荷集度的關(guān)系及其應用。純彎曲時(shí)的正應力公式；彎曲正應力的強度計算；矩形截面梁和工字形截面梁的剪應力；彎曲剪應力的強度計算；提高彎曲強度的措施；彎曲中心的概念。
重點(diǎn)講解梁的內力及其計算方法，剪力圖和彎矩圖的畫(huà)法。介紹平面彎曲概念，剪力、彎矩方程的寫(xiě)法。利用彎矩、剪力與分布荷載集度間的關(guān)系畫(huà)彎矩圖作為難點(diǎn)仔細講解，反復訓練。梁在純彎曲時(shí)的正應力計算，梁的強度校核。介紹梁橫截面上的切應力，合理截面問(wèn)題。一般介紹截面核心的概念。
第五章 梁彎曲時(shí)的位移（6課時(shí)）
內容；梁的撓曲線(xiàn)及其近似微分方程；用積分法求梁的撓度和轉角；根據疊加法求梁的撓度和轉角；梁的剛度校核；提高彎曲剛度的措施；梁彎曲時(shí)的變形能。
重點(diǎn)講解梁的撓度和轉角，梁的撓曲線(xiàn)近似微分方程。詳細介紹用積分法、疊加法求梁的撓度和轉角，梁的剛度校核，簡(jiǎn)單超靜定梁計算。一般介紹提高彎曲剛度的措施。
第六章 簡(jiǎn)單的超靜定問(wèn)題（6課時(shí)）
內容：靜不定結構的概念和實(shí)例；靜不定結構的特點(diǎn)；力法解靜不定結構；拉壓扭轉靜不定問(wèn)題。
重點(diǎn)講解用力法分析靜不定問(wèn)題。其它問(wèn)題簡(jiǎn)單介紹。
第七章 應力狀態(tài)與強度理論（8課時(shí)）
內容：應力狀態(tài)、主應力和主平面的概念；平面應力狀態(tài)下的應力分析－解析法和圖解法；三向應力狀態(tài)基本概念；平面應力狀態(tài)下的應變分析；廣義虎克定律；強度理論的概念；材料破壞形式；四種常用強度理論、莫爾強度理論。
重點(diǎn)講解應力狀態(tài)的概念，主應力和主平面。較詳細介紹平面應力狀態(tài)下的應力分析，三向應力圓，最大剪應力，廣義胡克定律。一般介紹平面應力狀態(tài)下的應變分析，形狀改變比能的概念。重點(diǎn)講解強度理論的概念，詳細介紹最大拉應力理論，最大拉應變理論，最大剪應力理論，形狀改變比能理論。一般介紹相當應力的概念、其它強度理論及強度理論的適用范圍。
第八章 組合變形及連接部分的計算（8課時(shí)）
內容：組合變形的概念和實(shí)例；斜彎曲時(shí)的應力和強度計算；拉伸(壓縮)與彎曲組合時(shí)的應力和強度計算；扭轉與彎曲組合時(shí)的應力和強度計算。
重點(diǎn)講解彎扭組合時(shí)的強度計算問(wèn)題。
第九章 壓桿穩定（6課時(shí)）
內容：彈性平衡穩定性的概念；細長(cháng)壓桿臨界力的歐拉公式；桿端不同約束的影響、長(cháng)度系數；壓桿的柔度；歐拉公式的適用范圍；經(jīng)驗公式、臨界應力總圖；壓桿的穩定計算；提高壓桿穩定性的措施。
重點(diǎn)講解壓桿穩定性（stability）概念，壓桿臨界力（critical load）的計算公式-----歐拉公式，壓桿穩定性校核。較詳細介紹壓桿柔度的概念，歐拉公式適用的范圍，臨界應力總圖。定性介紹提高壓桿穩定性的措施。
課程要求
a. 對材料力學(xué)的基本概念和基本分析方法有正確認識。
b. 具有將桿件、零構件簡(jiǎn)化為力學(xué)簡(jiǎn)圖的初步能力，能分析桿件的內力，并作出相應的內力圖。（特別是剪力圖和彎矩圖。）
c. 能分析桿件的應力、變形，進(jìn)行強度和剛度計算。
d. 熟練掌握簡(jiǎn)單超靜定問(wèn)題的求解方法。
e. 對應力狀態(tài)理論和強度理論有明確認識，并能進(jìn)行組合變形下桿件的強度計算。
f. 能分析簡(jiǎn)單壓桿的臨界荷載，并進(jìn)行穩定性校核等計算。
g. 對常用材料的基本力學(xué)性質(zhì)及其測試方法有初步認識，對電測應力有初步了解。
五、課時(shí)分配表
序號 | 課題名稱(chēng) | 課時(shí)分配 | 小計 | ||
理論 | 實(shí)踐 | 其他 | |||
1 | 第一章 緒論及基本概念 | 2 | 2 | ||
2 | 第二章 軸向拉伸和壓縮 | 4 | 2 | 2 | 6 |
3 | 第三章 扭轉 | 4 | 2 | 6 | |
4 | 第四章 彎曲應力 | 6 | 2 | 4 | 12 |
5 | 第五章 梁彎曲時(shí)的位移 | 4 | 2 | 6 | |
6 | 第六章 簡(jiǎn)單的超靜定問(wèn)題 | 4 | 2 | 6 | |
7 | 第七章 應力狀態(tài)和強度理論 | 4 | 2 | 4 | 8 |
8 | 第八章 組合變形及連接部分的計算 | 6 | 2 | 8 | |
9 | 第九章 壓桿穩定 | 4 | 2 | 6 | |
總課時(shí) | 38 | 6 | 20 | 64 | |
�。ㄕf(shuō)明：實(shí)踐指材料力學(xué)試驗）
六、教材及參考書(shū)
教材：
1．《材料力學(xué)》（高等教育出版社，2009年7月第五版，孫訓芳等主編）
參考書(shū)：
1.《材料力學(xué)》 劉鴻文主編 高等教育出版社第三版，1992
2.《Mechnics of Materials》 S.Timoshemke J.Gere.Van Nostrand Reinhold
Compangy,1978
3.《材料力學(xué)》 范欽珊主編 高等教育出版社，2000
4.《材料力學(xué)》 陳塑寰 聶毓琴 孟廣偉編著(zhù)，吉林科學(xué)技術(shù)出版社,2000
七、教學(xué)策略與方法的建議
1． 主要采用多媒體教學(xué)。本大綱僅列出達到教學(xué)基本要求的課程內容，不限制講述的體系、方式和方法，列出的內容并非要求都講，有些內容，可以通過(guò)自學(xué)達到教學(xué)基本要求。
2． CAI軟件輔助教學(xué)可以節省大量時(shí)間，傳遞更多的信息量，建議廣泛使用，建議學(xué)校能盡快完善CAI教學(xué)設備。
3． 作業(yè)是檢驗學(xué)生學(xué)習情況的重要教學(xué)環(huán)節，為了幫助學(xué)生掌握課程的基本內容，培養分析、運算的能力，應增加習題量，并適當安排一定數量的習題分析討論課。
4． 實(shí)驗是教學(xué)的一個(gè)主要環(huán)節，用于基本實(shí)驗的時(shí)間為6學(xué)時(shí)，每次實(shí)驗每小組4－6人，使每個(gè)學(xué)生均有親自操作的機會(huì )，另外可適當介紹和引入材料力學(xué)實(shí)驗的計算機模擬軟件。
修訂人 (簽字)
審核人 (簽字)
批準人（簽字）
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